ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Термообезвреживание газовых выбросов из "Проектирование аппаратов пылегазоочистки" Химические реакции межпу ингредиентами газовых выбросов, которые в обычных условиях практически незаметны, значительно ускоряются с повышением температуры (см.раздел 1.2.7). Система, содержащая токсичные вещества, может быть обезврежена посредством термообработки, если реакции, происходящие в ней, приведут к образованию менее токсичных компонентов. [c.410] По типу происходящих реакций методы термообезвреживания можно разделить на восстановительные и окислительные. Термовосстановительные методы специфичны и разрабатываются индивидуально для каждого конкретного загрязнителя. Из них к настоящему времени в технике газоочистки нашли применение способы термохимического (с использованием аммиака) и термокаталитического восстановления N0 до, термокаталитического восстановления 80, до 8 , некоторые другие. Расчеты таких процессов и подбор оборудования для них выполняют методами, общепринятыми для процессов химической технологии. [c.410] Из всех окислительных процессов для термообезвреживания пригодны исключительно реакции с кислородом, поскольку при участии иных окислителей принципиально невозможно получить безвредные продукты окисления. Поэтому далее под термином окисление подразумевается процесс, окислителем в котором служит кислород. [c.411] Термоокисление газообразных загрязнителей может происходить в газовой фазе ( в объеме) или на границе раздела фаз (на поверхности). Газофазный процесс осуществляют непосредственной огневой обработкой (сжиганием в пламени) газовых выбросов при темературах, превышающих температуру воспламенения горючих компонентов выбросов. Для организации процесса окисления на границе раздела фаз используют катализаторы - конденсированные вещества, способные за счет активности поверхностных частиц ускорять процесс окисления того или иного загрязнителя при температурах ниже температуры воспламенения. [c.411] Термоокислительные методы менее специфичны, чем термовосстановительные, однако далеко не универсальны. По-видимому, заблуждение об универсальности термоокисления имеет основанием примитивно-чувственное восприятие огня как символа уничтожения, хотя до сих пор встречается и в научно-технических изданиях. [c.411] Огневой обработкой, как и термокаталитическим окислением, принципиально возможно обезвредить лишь вешества, молекулы которых не содержат каких-либо других элементов, кроме водорода Н, углерода С и кислорода О. Это следующие химические соединения водород Н , оксид углерода СО, углеводороды С Н и кислородные производные углеводородов (КПУ) С Н О . Посредством сжигания возможно обезвреживание перечисленных веществ в газообразном, жидком и твердом состояниях, диспергированных или компактных (см. рис. 1.2), а посредством термокаталитического окисления - только в газообразном. Термокатализ неприемлем и для обработки газов (паров) высокомолекулярных и высококипящих соединений, которые, плохо испаряясь с катализатора, коксуются и отравляют его, т.е. заполняют активную поверхность сажистыми продуктами неполного окисления. [c.411] Возможности термоокислительного метода обезвреживания ограничиваются таюке количеством отбросных газов и содержанием в них горючих компонентов. Если концентрация горючих компонентов выбросов не достигает нижнего предела воспламенения ( бедные горючим выбросы), то их огневая обработка требует дополнительного расхода топлива на прогрев выбросов до температурь[ самовоспламенения, которая для паров углеводородов и КПУ составляет около 500...750°С. Температурный уровень процесса термокаталитического окисления несколько ниже (обычно 350...500 С), что также требует соответствующих 1атрат топлива. [c.412] При выборе способов обезвреживания ориентировочное количество отбросных газов, бедных горючим, которое может быть подвергнуто термоокислительной обработке с приемлемым расходом топлива, можно принимать не выше 1,5...2 м7с. [c.412] Количество обрабатываемых выбросов с содержанием кислорода не менее 18% об. в определенных случаях может быть несколько увеличено. При наличии на небольшом расстоянии от источника загрязнения (не далее 200...300 м) котлоагрегатов или других топливопотребляющих установок выбросы могут быть использованы в качестве воздуха для горения. Разумеется, к таким топливопотребляющим устройствам не относятся установки с безокислитель-ной атмосферой или другие типы печей, дымовые газы которых по технологическим условиям содержат продукты неполного сгорания и нуждаются в обезвреживании. [c.412] Газовь[е выбросы с высоким содержанием кислорода могут быть использованы как воздух для горения в энергетических парогенераторах. Сочетание крупных энергетических объектов и загрязнителей атмосферы встречается не столь редко, поскольку в недавнем прошлом гиганты индустрии возводились в комплексе с энергоисточниками. Один парогенератор ТЭС производительностью 200 т пара в час потребляет более 40 мV воздуха для горения. Однако полную замену воздуха на газовые выбросы осуществить невозможно из-за нестабильности состава и количества последних. Так, по исследованиям авторов, колебания состава отбросного воздуха, содержащего углеводородные отдувки, начинают заметно сказываться на режимных характеристиках парогенераторов при замене более 17% об. дутьевого воздуха. [c.412] Для крупных источников выбросов с невысоким содержанием загрязнителей более оптимальным решением является комбинированная двухступенчатая очистка с предварительным концентрированием горючих компонентов до нижнего предела воспламенения. Последующая огневая обработка подобных выбросов становится экономически приемлемой, однако присутствие загрязнителей в высоких концентрациях существенно меняет всю схему окислительного процесса в высокотемпературной зоне (см. разд. 1.2.7). Вообще влияние горючих компонентов на параметры горения становится заметным при концентрациях более 50... 100 мг/м При таких концентрациях характеристики процесса термообработки газов с высоким содержанием кислорода следует определять, используя специальные соотношения (1.78... 1.92), а для выбросов, бедных кислородом, использовать обычные зависимости для топливных газов [12]. [c.413] Термоокислительное обезвреживание концентрированных газов проводится в установках, которые обычно состоят из топочных и горелочных устройств с дымоходами для отвода продуктов сгорания и теплоутилизаторами. [c.413] Конструкции топочных устройств для печей термообезвреживания можно разделить на камерные, циклонные, шахтные и барабанные. Наиболее распространены вертикальные и горизонтальные камерные (рис. 5.53, а), а также циклонные горизонтальные (рис. 5.53,6) конструкции. В циклонных печах организуется вращательно-поступательное движение продуктов горения, что обеспечивает большее время пребывания обрабатываемых газов, чем в камерных печах таких же габаритов. Последние обычно конструируют одно- или двухходовыми по дымовым газам. Они могут быть прямоугольного или круглого сечения. Вертикальные прямоугольные конструкции имеют худшее заполнение объема топки дымовыми газами по сравнению с горизонтальными топками круглого сечения. В камерных топках возможно устройство дополнительных сводов, повышающих температуру в реакционной зоне, что невозможно выполнить в циклонных печах. В конечном счете конструкция и габариты топочного устройства выполняются такими, чтобы обеспечить требуемое время пребывания отбросных газов в зоне высоких температур. [c.413] Из диффузионных горелок заслуживает внимания достаточно простая конструкция, представляющая собой перфорированную трубу, установленную в потоке отбросных газов так, что газовые факелы, выходящие из отверстий, развиваются в ее аэродинамическом следе (рис.5.54), за счет чего обеспечивается устойчивость газового факела при высоких значениях коэффициентов избытка воздуха вплоть до а=15...20. В результате через горелочное устройство удается пропустить большое количество отбросных газов при незначительном расходе топливного газа. Однако при больших избытках воздуха (практически при а 3) средняя температура газов становится ниже температуры самовоспламенения паров органических соединений, вследствие чего термоокислению будут подвержены лишь частицы, непосредственно соприкасавшиеся с факелом. В то же время такое устройство может быть эффективно использовано и при более высоких избытках воздуха, если на обезвреживание поступают горячие газовые выбросы. Усложненный вариант рассмотренной конструкции диффузионной горелки, в котором также предусматривается стабилизация фронта пламени в аэродинамической тени, представлен в [47]. [c.414] Горелочные устройства, работающие с высокими избытками воздуха, должны обеспечивать надежную стабилизацию пламени и необходимую для окисления загрязнителей температуру в зоне горения. Конструкция горелки, позволяющая изменять коэффициент избытка воздуха в пределах 1,05 а 5 в соответствии с требуемой температурой в топке термообезвреживающей установки, представлена в [48]. [c.415] Если для термоокислительной печи необходимо несколько газогорелочных устройств, их компоновку предпочтительно выполнять на вертикальных топках - на одном уровне по периметру, а при недостатке места - на нескольких уровнях в шахматном порядке на горизонтальных - на одном уровне по фронту, а при недостатке места - на этом же уровне по боковым стенам, избегая непосредственного взаимодействия встречных факелов. [c.415] Достаточно полный обзор отечественных конструкций газогорелочных устройств и их характеристики приведены в [12], а результаты испытаний и государственной аттестации горелок - в [49,50]. [c.415] Полнота термоокисления органических загрязнителей зависит от температуры процесса, времени пребывания частиц загрязнителя и кислорода в зоне высоких температур, теплонапряжения топочного объема, физико-химических свойств загрязнителей, параметров состояния и состава отбросных газов, а также множества других факторов. [c.415] Предлагаемая ниже методика расчета позволяет получить ориентировочные значения параметров процесса, которые затем должны быть уточнены при наладке и эксплуатации установок. Расчет состоит из следующих стадий определение состава продуктов сгорания, коэффициента избытка воздуха и температуры горения, времени пребывания и размеров топочного устройства подбор типоразмеров горелочных устройств расчет газопроводов, воздуховодов, дымоходов, подбор газооборудования и тягодутьевых устройств. [c.416] Исходные данные для расчета - расход отбросных газов, м /с, и их состав, выраженный объемными долями компонентов г. [c.416] Вернуться к основной статье